Mehrere hunderttausend aufgrund ihrer Struktur vorausgewählte Moleküle werden auf ihre Fähigkeit getestet, die Aktivität eines bestimmten Proteins, das eine zentrale Rolle bei der zu untersuchenden Krankheit spielt, zu modulieren. Die Aufgabe der Pharmazeutinnen und Pharmazeuten besteht nun in der Suche nach dem vielversprechendsten Molekül, mit dem der pharmakologische Angriffspunkt so moduliert werden kann, dass die Krankheit positiv beeinflusst wird. Teresa Kaserer vom Institut für Pharmazie erläutert, wie dieser aufwändige Prozess funktioniert: „Das am besten passende Molekül soll nicht nur den Verlauf einer Krankheit positiv beeinflussen, indem es beispielsweise ein Protein hemmt, sondern es soll auch andere Eigenschaften haben. Wichtig ist dabei auch, dass es vom Körper gut aufgenommen wird, den tatsächlichen Wirkort im Körper in ausreichender Konzentration erreicht und in weiterer Folge auch verstoffwechselt und ausgeschieden werden kann. Zudem sollten durch den Einsatz des Moleküls keine Nebenwirkungen entstehen. Diese Eigenschaften werden durch die Struktur der Substanz beeinflusst, was beim Design von Substanzen bereits berücksichtigt werden muss.“ Von der Suche bis zur tatsächlichen medizinischen Anwendung vergehen laut Kaserer oft über zehn Jahre und der sehr kostspielige und höchst komplexe Prozess scheitert häufig. Um Anwenderinnen und Anwendern eine Einführung in die Thematik zu vermitteln und sie auf die unterschiedlichsten Aspekte aufmerksam zu machen, gibt die Wissenschaftlerin ihr Wissen im Rahmen eines Universitätskurses weiter.
Lernen aus der Wissenschaft
Im neu entwickelten Universitätskurs sollen Menschen, die in diesem Feld arbeiten oder sich dafür interessieren, einen Einblick in die Abläufe der Wirkstoffentwicklung bekommen. „Im Kurs arbeiten wir mit einem konkreten Beispiel, mit einem bestimmten pharmakologischen Angriffspunkt, der moduliert werden soll. Es gibt unterschiedliche Methoden, wie man einen bioaktiven Stoff identifizieren und weiterentwickeln kann. Als Ausgangsbasis verwenden wir im Kurs ein großes Datenset mit über 300.000 Molekülen, die bereits auf diesen Angriffspunkt vorab getestet wurden. Die Aufgabe besteht dann darin herauszufinden, welche Moleküle am vielversprechendsten sind“, verdeutlicht Kaserer, die sich auf die Verwendung von computergestützten Methoden zur Untersuchung unterschiedlichster Aspekte in der Arzneistoffforschung spezialisiert hat. Nach einer theoretischen Einführung, in der die Teilnehmenden eine Idee davon bekommen sollten, welche Aspekte berücksichtigt werden müssen und welche Eigenschaften ein Molekül haben sollte, werden anschließend die Datensätze mit einem Softwareprogramm analysiert. Die Teilnehmenden lernen, wie Moleküle ausgesucht und weiter untersucht werden. „Im nächsten Schritt stürzt man sich nicht auf ein bestimmtes Molekül, sondern auf eine ganze Gruppe von ähnlichen Verbindungen. Hier kann man schon viele Informationen über ihre Struktur und deren Einfluss auf die Aktivität herauslesen. Im letzten Teil wird dann eine Substanzklasse genauer untersucht und man versucht herauszufinden, was man machen kann, damit die Verbindungen aktiver werden, weniger Nebenwirkungen haben oder besser aufgenommen werden“, erläutert die Pharmazeutin. Mit diesem Vorgehen priorisieren die Teilnehmenden, unter der wissenschaftlichen Leitung, die Substanzklassen mit den höchsten Erfolgschancen und bearbeiten diese weiter. Der Kurs ist eine grundlegende Einführung in die komplexe Welt der Arzneistoffforschung.